RADIASI BENDA HITAM

Dalam fisika, benda hitam (bahasa Inggris black body) adalah obyek yang menyerap seluruh radiasi elektromagnetik yang jatuh kepadanya. Tidak ada radiasi yang dapat keluar atau dipantulkannya .Contohnya seperti kaleng bekas susu yang di beri lobang. meskipun didalam mengkilat namun lobang tetaplah hitam.

Meskipun namanya benda hitam, dia tidaklah harus benar-benar hitam karena dia juga memancarkan energi. Jumlah dan jenis radiasi elektromagnetik yang dipancarkannya bergantung pada suhu benda hitam tersebut.

Namun demikian, dalam fisika klasik, secara teori benda hitam haruslah juga memancarkan seluruh panjang gelombang energi yang mungkin, karena hanya dari sinilah energi benda itu dapat diukur.

Benda hitam dengan suhu di bawah sekitar 700 Kelvin hampir semua energinya dipancarkan dalam bentuk gelombang inframerah, sangat sedikit dalam panjang gelombang tampak. Semakin tinggi temperatur, semakin banyak energi yang dipancarkan dalam panjang gelombang tampak dimulai dari merah, jingga, kuning. dan putih.

Istilah "benda hitam" pertama kali diperkenalkan oleh Gustav Robert Kirchhoffpada tahun 1862. Cahaya yang dipancarkan oleh benda hitam disebut radiasi benda hitam

ENERGI YANG DIRADIASIKAN BENDA HITAM

Benda hitam merupakan penyerap radiasi yang baik sekaligus pemancar radiasi yang buruk sedangka

n benda putih mengkilap merupakan pemancar radiasi yang baik. Benda dikatakan hitam sempurna bila seluruh radiasi yang datangi kepadanya terserap semuanya tanpa sedikitpun yang terpancar kembali.Kemampuan suatu bahan untuk menyerap radiasi dinamakan sebagai emisivitas (ε). Benda hitam mempunyai emisivitas = 1 sedangkan benda mengkilap mempunyai emisivitas = 0.

besarnya intensitas radiasi yang dipancarkan benda bergantung pada sifat bahan (emisivitas) dan suhunya. Secara matematis ditulis :

R = ε . σ . T⁴

R = Intensitas radiasi

ε = Emisivitas bahan

Laju perpindahan kalor dengan cara radiasi

Laju perpindahan kalor dengan cara radiasi ditemukan sebanding dengan luas benda dan pangkat empat suhu mutlak (Skala Kelvin) benda tersebut. Benda yang memiliki luas permukaan yang lebih besar memiliki laju perpindahan kalor yang lebih besar dibandingkan dengan benda yang memiliki luas permukaan yang lebih kecil. Demikian juga, benda yang bersuhu 2000 Kelvin, misalnya, memiliki laju perpindahan kalor sebesar 24 = 16 kali lebih besar dibandingkan dengan benda yang bersuhu 1000 Kelvin. Hasil ini ditemukan oleh om Josef Stefan pada t

ahun 1879 dan diturunkan secara teoritis oleh om Ludwig Boltzmann sekitar 5 tahun kemudian. Secara matematis bisa ditulis sebagai berikut :

Keterangan :

Contoh soal :

Sebuah benda berbentuk kubus dengan panjang salah satu sisi kubus = 2 meter. Suhu benda = 100 oC dan emisivitas benda = 0,2. Tentukan laju kalor yang dipancarkan benda setiap detik…

Panduan Jawaban :

Suhu benda (T) = 100 oC + 273,15 = 373,15 K (suhu benda harus diubah ke dalam skala Kelvin)

Emisivitas (e) = 0,2 (emisivitas tidak punya satuan)

Luas benda (A) = sisi x sisi = 2 m x 2 m = 4 m2

Konstanta Stefan-Boltzmann = 5,67 x 10-8 W/m2.K4


Sekarang kita oprek laju aliran kalor yang dipancarkan benda.

Soal no 2

37. UN-08-37A-36B

Suatu benda hitam pada suhu 27⁰C memancarkan energi R J.s^-1. Jika dipanaskan sampai 327⁰C energi radiasinya menjadi ...

A. 16 R J.s-1 B. 12 R J.s-1 C. 10 R J.s-1 D. 6 R J.s-1 E. 4 R J.s-1

JAWABAN : A

Pembahasan :

• Besarnya energi radiasi benda hitam per satuan waktu dirumuskan oleh persamaan : dengan σ = konstanta Stefan-Boltzman, e = emisitivitas benda hitam, A = luas penampang benda hitam dan T suhu benda hitam dalam Kelvin.Untuk benda hitam yang sama, maka berlaku :

  

Pembahasan berikutnya mengenai Pergeseran Wein

sumber :

http;//teori-fisika.blogspot.com/2009/08/radiasi.html

http://id.wikipedia.org/wiki/Benda_hitam